附录 C：派生特质

Appendix C: Derivable Traits

本书的多个不同地方，咱们都曾讨论过 derive 属性，咱们可将其应用到结构体或枚举定义。derive 属性会在咱们以 derive 语法注解的类型上，生成将以某个特质自身默认实现，而实现该特质的代码。

在这个附录中，咱们会提供到标准库中，咱们可以与 derive 一起使用的全部特质的参考。以下各个小节均会讲到：

• 此特质将启用那些操作符与方法；

• 由 derive 所提供到的该特质实现会做些什么；

• 实现该特质对那个类型意味着什么；

• 允许及不允许实现该特质的情况；

• 需要该特质操作的示例。

若咱们想要不同于由 derive 属性所提供的行为，请参考 标准库文档，了解如何亲自实现各个特质的详细信息。

这里列出的这些特质，只是一些由标准库所提供的，可使用 derive 实现于咱们类型上的那些。定义在标准库中别的一些特质，则没有什么合理的默认行为，因此是否要以对于咱们正尝试完成的东西有意义的方式，实现他们就取决于咱们自己了。

不能派生的一个特质示例便是 Display，其为终端用户处理格式化。咱们应始终要考虑将某个类型显示给用户的恰当方式。终端用户应被允许看到该类型的哪些部分？他们会发现哪些部分是相关的？数据的何种形式才是与他们最为密切相关的？Rust 编译器并无这种见解，因此他就无法为咱们提供到恰当的默认行为。

这个附录中所提供到的派生特质清单并不详尽：库可以为他们自己的特质实现 derive，从而领导咱们可使用 derive 的特质清单为真正开放的。实现 derive 设计到使用程序性宏，这在第 19 章的 “关于宏” 小节讲到过。

输出给编程者的 Debug

Debug for Programmer Output

Debug 特质实现了格式字符串中的格式化，所谓格式字符串，即咱们通过在 {} 里添加 :? 所表示的。

Debug 特质允许咱们为调试目的打印某种类型的实例，如此咱们以及用到咱们类型的其他编程者，就可以在程序执行的某个特定时刻，就其某个实例加以探查。

在比如用到 assert_eq! 宏中等情况下，Debug 特质便是要求使用的。assert_eq! 这个宏在相等断言失败时，就会打印出作为参数所给到的两个实例值，如此编程者就可以看到为何这两个实例不相等。

用于相等比较的 PartialEq 与 Eq

PartialEq 特质允许咱们比较某种类型的两个实例，来检查他们是否相等，并实现 == 与 != 运算符的应用。

对 PartialEq 进行派生，就会实现 eq 方法。当 ParitalEq 实在结构体上实现的时，只有在两个实例的 全部 字段都相等时，他们才是相等的，且在有任何字段不等时，两个实例便不相等。当在枚举上派生时，枚举的各个变种与自身相等，而不等于其他任何变种。

在使用需要能够比较某个类型的两个实例是否相等的 assert_eq! 宏时，就需要这个 PartialEq 特质。

而 Eq 特质则没有方法。他的目的是要表明，所注解的类型的每个值，其值都等于他自身。尽管并非所有实现 PartialEq 的类型都可以实现 Eq，但 Eq 特质却只可应用到那些同时实现了 PartialEq 的类型。这方面的一个示例，便是浮点数类型：浮点数的实现，就表明两个非数字（the not-a-number, NaN）的值，是各自不相等的。

要求 Eq 的一个示例，就是 HashMap<K, V> 中的那些键，如此 HashMap<K, V> 就可以区分出两个键是否一致。

用于排序比较的 PartialOrd 与 Ord

PartialOrd and Ord for Ordering Comparisons

PartialOrd 特质实现为排序目的，而比较某种类型的那些实例。实现了 PartialOrd 的类型，便可与 <、>、<= 及 >= 符号一起使用了。咱们只能对那些同时实现了 PartialEq 的类型，应用这个 PartialOrd 特质。

派生 PartialOrd，会实现 partial_cmp 方法，该方法会返回一个在所给的那些值不会产生出顺序时，将为 None 的一个 Option<Ordering>。至于即使那种类型的大多数值都可被比较，但仍不会产生出顺序的值的一个示例，便是非数字（NaN）浮点值。在任何浮点数和非数字浮点值下调用 partial_cmp，都会返回 None。

在于结构体上派生时，PartialOrd 会通过字段出现在结构体定义中的顺序，比较每个字段中的值，比较两个实例。而当于枚举上派生时，枚举定义中较早声明的枚举变种，被当作是小于后面所列出的那些变种的。

在比如会产生出由范围表达式所指定范围中一个随机数的， rand 代码箱的 gen_range 方法来说，PartialOrd 特质便是需要的。

Ord 特质实现对所注解类型的任何两个值，将存在有效顺序的掌握。Ord 特质会实现 cmp 方法，由于有效排序将始终可行，因此该方法返回的是 Ordering 而非 Option<Ordering>。咱们只可对那些同时实现了 PartialOrd 及 Eq (而 Eq 要求 PartialEq) 的类型，实现这个 Ord 特质。当于结构体及枚举上派生 Ord 时，cmp 就会以与 PartialOrd 下 partial_cmp 的派生实现同样方式行事。

要求 Ord 的一个示例，即为将一些值存储在 BTreeSet<T> 这种根据值的排序，而存储数据的数据结构中时。

用于复制值的 Clone 与 Copy

Clone and Copy for Duplicating Values

Clone 特质实现了显式创建值的深拷贝，而该复制过程则可能涉及运行一些任意代码，arbitary code，与拷贝内存堆数据。请参阅第 4 章中 “变量与数据交互方式：克隆” 小节，了解更多有关 Clone 的信息。

派生 Clone 会实现 clone 方法，当对整个类型实现了这个方法时，其就会在该类型的各个部分上调用 clone。这意味着类型要派生 Clone 其中的全部字段或值，都必须同时实现 Clone。

需要 Clone 特质的一个示例，便是在切片上调用 to_vec 方法时。切片不持有其包含的那些类型实例，但自 to_vec 所返回的那个矢量值，却将需要持有他的那些实例，从而 to_vec 会调用各个条目上的 clone。因此，存储在切片中的类型，就必须实现 Clone。

Copy 特质实现了只通过拷贝存储在栈上的二进制位，而复制某个值；任意代码并无必要。请参阅第 4 章中 “唯栈数据：拷贝”，了解更多有关 Copy 的信息。

Copy 特质没有定义阻止编程者过载那些方法，及破坏不会有任意代码运行这个假设的任何方法。那样的话，所有编程者就都可以假定，拷贝值将会非常快。

咱们可在其组成部分都实现了 Copy 的任何类型上派生 Copy 特质。由于实现 Copy 的类型，都有着执行与 Copy 同样任务的一个 Clone 的简单实现，因此实现 Copy 的类型必须同时实现 Clone。

很少需要 Copy 特质；实现了 Copy 的类型，有着可供选择的优化方案，意味着咱们不必调用 clone，而调用 clone 会令到代码更简洁。

对于 Copy 下每种可能情况，咱们都可同时以 Clone 完成，除了代码可能更慢，或在一些地方不得不使用 clone。

用于将值映射到固定大小值的 Hash

Hash for Mapping a Value to a Value of Fixed Size

Hash 特质实现了取某种任意大小类型的实例，并通过使用散列函数，将那个实例映射到固定大小的值。派生 Hash 会实现 hash 方法。hash 放的派生实现，会将在该类型各个组成部分上调用 hash 的结果结合起来，这就意味着类型要派生 Hash，那么其全部字段，都必须同时实现 Hash。

要求 Hash 的一个示例，便是为了高效地存储数据，而在 Hash<K, V> 中存储那些键时。

用于默认值的 Default

Default for Default Values

Default 特质实现了为类型创建出一个默认值。派生 Default 会实现 default 函数。default 函数的派生实现，会在类型的各个部分上调用 default 函数，意味类型要派生 Defualt，其中的全部字段或值，都必须同时实现 Default。

Default::default 函数，通常是与第 5 章中 “使用结构体更新语法从其他实例创建出实例” 小节里曾讨论过的结构体更新语法结合使用的。咱们可以定制结构体的几个字段，并在随后通过使用 ..Default::default()，为其余字段设置并使用默认值。

在 Option<T> 实例上使用 unwrap_or_default 方法时，便是需要 Default 特质的一个示例。当那个 Option<T> 为 None 时，方法 unwrap_or_default 就将返回存储在 Option<T> 中，那个类型 T 的 Default::default 结果。